นักฟิสิกส์ได้คิดค้นกรรมวิธีการที่แสงสว่างส่งผลเสียต่อสิ่งของ

“น่าตกอกตกใจว่าจนกระทั่งเวลานี้มีแนวทาง จำกัด ว่าจะกำเนิดอะไรสังกัดอุปกรณ์ต่างๆภายหลังที่พวกเราส่องสว่างขึ้น” Hayk Harutyunyan ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จาก Emory University และก็นักเขียนนำงานศึกษาทำการค้นคว้าและทำการวิจัยกล่าว “การศึกษาและทำการค้นพบของพวกเราบางทีอาจเป็นแนวทางที่จะปรับแก้วัสดุอุปกรณ์ต่างๆได้แก่เซ็นเซอร์แสงสว่างและก็เซลล์สุริยะ (photovoltaic cells)”

จากแผงโซลาร์เซลล์ไปจนกระทั่งกล้องที่มีไว้สำหรับถ่ายรูปรวมทั้งโทรศัพท์เคลื่อนที่ – การมองเห็นด้วยตาของพวกเรา – ความสัมพันธ์ของโฟตอนของแสงสว่างกับอะตอมรวมทั้งอิเล็คตรอนเป็นที่แพร่หลาย “การปรากฏทางแสงสว่างเป็นวิธีการฐานรากที่พวกเราประยุกต์ใช้เพื่อผลดีและก็ยังไม่รู้เรื่องอย่างเต็มเปี่ยมว่าแสงสว่างจะมีความเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เช่นไร” Harutyunyan กล่าว

ปัญหาหนึ่งที่ทำให้เข้าใจในเรื่องเนื้อหาของการมีความเกี่ยวข้องกลุ่มนี้เป็นความสลับซับซ้อนของพวกเขา เมื่อพลังงานของโฟตอนแสงสว่างถูกถ่ายโอนไปยังอิเล็คตรอนในสิ่งของดูดซึมแสงสว่างโฟตอนถูกทำลายและก็อิเล็คตรอนจะตื่นเต้นจากระดับหนึ่งไปอีก แต่ว่าโฟตอนเยอะแยะอะตอมแล้วก็อิเล็คตรอนมีความเกี่ยวข้องแล้วก็ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นอย่างเร็วซึ่งการเลียนแบบแบบห้องทดลองของกรรมวิธีนี้เป็นความท้าเชิงคำนวณ

สำหรับกระดาษ Nature Communications นักฟิสิกส์เริ่มด้วยระบบสิ่งของที่ค่อนข้างจะเรียบ – ชั้นทองคำบางๆรวมทั้งกระทำการทดสอบกับมัน

Harutyunyan พูดว่า “พวกเรามิได้ใช้พลังการคำนวณแบบดิรัจฉาน “พวกเราเริ่มจากข้อมูลการทดสอบและก็ปรับปรุงแบบการวิเคราะห์และก็แนวคิดที่อนุญาตให้พวกเราใช้ปากกาแล้วก็กระดาษเพื่อถอดรหัสข้อมูล”

Harutyunyan แล้วก็ Manoj Manjare, เพื่อนมนุษย์ในห้องทดลองของเขาดีไซน์รวมทั้งปฏิบัติการทดสอบ Stephen Grey, Gary Wiederrecht และก็ Tal Heilpern – จาก Argonne National Laboratory – สร้างสรรค์วัสดุทางคณิตที่จำเป็นจะต้อง นักฟิสิกส์ Argonne ได้ดำเนินงานในแบบจำลองทางด้านทฤษฎีพร้อมกับ Alexander Govorov จาก Ohio University

สำหรับในการทดสอบนี้ nanolayers ของทองคำถูกวางตำแหน่งไว้ที่มุมใดมุมหนึ่ง จากนั้นแสงสว่างส่องสว่างขึ้นเป็นสองส่วนและก็ตามด้วยลำดับชีพจร Harutyunyan พูดว่า “คลื่นเลเซอร์พวกนี้สั้นมากมายในเวลา – พันล้านครั้งสั้นกว่าหนึ่งวินาที “ชีพจรหนแรกถูกซึมซับโดยทองคำชีพจรลำดับที่สองของแสงสว่างประเมินผลของการดูดซึมที่ทำให้เห็นว่าอิเล็คตรอนเปลี่ยนแปลงจากพื้นดินไปเป็นเมืองตื่นเต้น.

โดยทั่วไปทองคำจะดูดซึมแสงสว่างที่ความถี่สีเขียวสะท้อนให้มองเห็นถึงสีอื่นๆทั้งปวงของสเปกตรัมซึ่งทำให้โลหะเป็นสีเหลือง อย่างไรก็ดีในลักษณะของ nanolayers ทองคำสามารถซับแสงสว่างเหมาะความยาวของคลื่นที่ยาวขึ้นในส่วนรังสีอินฟาเรดของสเปกตรัม

“ในมุมที่กระตุ้นพวกเราสามารถกระตุ้นการเปลี่ยนผ่านทางไฟฟ้าที่ไม่ใช่แค่ความถี่ที่ต่างกัน แต่ว่าเป็นกรรมวิธีด้านกายภาพที่ต่างกัน” Harutyunyan กล่าว “พวกเราสามารถติดตามพัฒนาการของขั้นตอนดังกล่าวมาแล้วข้างต้นได้ตลอดระยะเวลาแล้วก็ทำให้เห็นว่าเพราะเหตุใดถึงเกิดขึ้นได้ยังไง”

การใช้กระบวนการนี้เพื่อทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างการดูดกลืนแสงสว่างกับอุปกรณ์ที่อาจจะทำให้กำเนิดกระบวนการปรับแก้แล้วก็จัดแจงความสัมพันธ์พวกนี้

เซลล์พลังงานจากแสงอาทิตย์โซล่าเซลล์ยกตัวอย่างเช่นในตอนนี้มีเพียงแต่ความรู้ความเข้าใจสำหรับเพื่อการซึมซับจำนวนร้อยละขนาดเล็กของแสงสว่างที่กระทบพวกเขา ตัวรับแสงที่ใช้ในตัวกระตุ้นปฏิกิริยาชีวภาพรวมทั้งภาพที่ใช้ในเคมีเป็นตัวอันอื่นๆของวัสดุอุปกรณ์ซึ่งสามารถปรับปรุงแก้ไขได้ด้วยแนวทางใหม่

นักค้นคว้าคิดแผนที่จะปรับแต่งวิธีการใช้ทองเวลาที่ทดสอบกับอุปกรณ์ฯลฯ

Harutyunyan พูดว่า “ในสุดท้ายพวกเราอยากได้ทำให้เห็นว่านี่เป็นขั้นตอนการแบบกว้างๆซึ่งสามารถปรับใช้กับสิ่งของที่เป็นประโยชน์มาก

โซล่าเซลล์ที่มีความยืดหยุ่น: พวกเขาวันหนึ่งจะใช้พลังงานให้กับเครื่องใช้ไม้สอยของคุณไหม

สำหรับเซลล์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถดำเนินการได้ในระดับอุตสาหกรรมพวกเขาต้องทำผ่านแนวทางการม้วนเพื่อม้วน – ที่จะปั่นออกในม้วนพลาสติกมีความยืดหยุ่นหรือกระดาษฟอยล์โลหะนักค้นคว้าพูดว่า การพิมพ์แบบอิงค์เจ็ทจะช่วยทำให้สามารถแทรกองค์ประกอบของสีย้อมแล้วก็อิเลคโตรไลท์ได้อย่างเที่ยงตรง

ปัญหาของการห่อหุ้มห่อ

การห่อห่อเซลล์ที่มีความยืดหยุ่นยังนำมาซึ่งความท้าที่สำคัญ ถ้าการห่อห่อหุ้มพัสดุภัณฑ์น้อยเกินไปอิเล็กโทรไลต์เหลวบางทีอาจหลุดออกมาจากเซลล์หรือสิ่งสกปรกบางทีอาจซึมเข้าไปได้ทำให้อายุการใช้งานของเครื่องมือลดน้อยลงมากมาย

“โซล่าเซลล์ที่มีความยืดหยุ่นชอบทำบนโลหะหรือพลาสติกรวมทั้งทั้งคู่เกิดอันตราย: โลหะบางทีอาจกัดเซาะแล้วก็พลาสติกอาจจะเป็นผลให้น้ำรวมทั้งสิ่งสกปรกอื่นๆซึมเข้าไปได้” Dr. Kati Miettunen ผู้จัดการโครงงานของ Aalto’s Department of Bioproducts รวมทั้ง ไบโอสิสเต็มส์

จำเป็นจะต้องมีนวัตบาปใหม่ๆเพื่อรวมผิวเข้าไว้ร่วมกันเนื่องมาจากวิธีการประชุมดังเช่นว่าการปั่นด้วยไฟเบอร์กลาสที่ใช้ในจอแบนรวมทั้งวัสดุอุปกรณ์อื่นๆไม่เหมาะสมสำหรับเซลล์ที่มีความยืดหยุ่น

อายุการใช้งานของวัสดุอุปกรณ์คือปัญหา

“อีกสิ่งหนึ่งที่จำเป็นต้องในการค้าเป็นแนวทางการทำให้อายุการใช้งานของเครื่องมือที่พอเพียงกับพลังงานที่ฝังอยู่สำหรับการประดิษฐ์ของ decices เพื่อโซล่าเซลล์ไม่เสียหายก่อนจะผลิตพลังงานได้มากเกินกว่าที่จะเอามาสร้าง” เพิ่ม Jaana Vapaavuori, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ใหม่ของแผนกเคมีของUniversité de Montréal

การศึกษาค้นพบใหม่โดยใช้สิ่งของชีวภาพหรือสิ่งของไฮบริดที่มีเยื่อไม้เป็นหลักผิวสำหรับเซลล์สามารถปูทางไปด้านหน้าได้ Miettunen ผู้ซึ่งปฏิบัติงานร่วมกับแผนกเคมีของ UdeM สำหรับเพื่อการศึกษาค้นคว้าของคุณกล่าว ความรู้ความเข้าใจสำหรับในการกรองสิ่งสกปรกที่เป็นไปตามธรรมชาติของอุปกรณ์กลุ่มนี้จะปฏิบัติงานได้ดิบได้ดีสำหรับโซล่าเซลล์